En svagt lysande planet nära en starkt lysande stjärna.

En exoplanet är en planet som kretsar runt en annan stjärna än solen. Den närmaste stjärnan bortom solen, Proxima Centauri, ligger ungefär 4,24 ljusår bort, så alla exoplaneter ligger mycket längre bort än något som ett rymdfarkost har besökt. Allt vi vet om dem kommer från ljus som har färdats i flera år.

Varför fotograferar vi dem inte helt enkelt? En planet skapar inget eget ljus som spelar någon större roll i synliga färger. Den lyser bara genom att reflektera sin stjärnas ljus, och den reflekterar bara en mycket liten del av det.

En grov skattning av kontrasten (planetens ljusstyrka dividerad med stjärnans ljusstyrka) är

contrast ≈ (Rp / 2a)² × albedo

där Rp är planetens radie, a är dess avstånd från stjärnan och albedot är den andel av ljuset som den reflekterar. För en jordlik planet vid 1 AU runt en sollik stjärna blir resultatet ungefär 10⁻¹⁰: stjärnan lyser ungefär tio miljarder gånger starkare än planeten. För Jupiter vid 5,2 AU är det ungefär 10⁻⁹, alltså en miljard gånger. Detta gäller endast reflekterat synligt ljus.

Planeten är också väldigt nära sin stjärna på himlen. På ett avstånd av 1 parsec (3,26 light years) ser 1 AU ut som 1 arcsecond, så vinkeln i bågsekunder är θ = a (in AU) ÷ d (in parsecs). Från 10 parsecs är en jordlik omloppsbana vid 1 AU bara 0,1 arcsecond tvärs över. Jupiters omloppsbana sedd från 30 light years (9,2 parsecs) har en radie på 5,2 ÷ 9,2 ≈ 0,57 arcsecond. Ett bländande sken som är tio miljarder gånger starkare än planeten och ligger 0.1 arcsecond bort är mycket svårt att se förbi.

Två saker gör jobbet lättare. För det första lyser planeter som är unga, heta, stora och långt från sin stjärna med sin egen värme, främst i det infraröda, så deras kontrast är mycket bättre än 10⁻⁹. De fyra jättarna i systemet HR 8799, som fotograferades 2008 och senare, är det klassiska exemplet. För det andra är en koronagraf en liten mask inuti ett teleskop som blockerar stjärnans ljus innan det når detektorn. En stjärnskärm bygger på samma idé i rymden: en stor skärm som flyger långt framför teleskopet. En mask som är för stor döljer även planeten, så planeten måste vara tillräckligt långt från stjärnan för att hamna utanför den.